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江西兴国平川中学校本资源·物理

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地球自转不同纬度线速度 同一刚体:$\omega$ 相同,$v = \omega R \cos\varphi$

只考虑地球自转,把地球看作一个刚体,不同纬度上的两个点,角速度相同,但线速度与该纬度圆半径 $r = R\cos\varphi$ 成正比。
45°
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共同角速度 $\omega$ 7.27×10⁻⁵ rad/s
A 点 ($\varphi_A=0°$) 半径 $r_A$ 6371 km
B 点 ($\varphi_B=45°$) 半径 $r_B$ 4504 km
A 点线速度 $v_A$ 463 m/s
B 点线速度 $v_B$ 328 m/s
比值 $v_A / v_B$ 1.41 = r_A/r_B
物理关系:地球看作刚体,自转一周约 24 小时(严格值 23h56m4s,此演示取 24h 近似)。任意点的角速度都相同,$\omega = 2\pi/T \approx 7.27\times 10^{-5}$ rad/s。 但线速度不同:某纬度 $\varphi$ 上的点,转动圆的半径不是地球半径 $R$,而是 $r = R\cos\varphi$。所以: 赤道 ($\varphi=0$):$v = \omega R$ 最大,约 463 m/s;极点 ($\varphi=90°$):$v = 0$,只自转不移动。
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